多功能防爆型掘锚机控制系统关键技术研究

发布时间：2017-08-15 10:03

  本文关键词：多功能防爆型掘锚机控制系统关键技术研究

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【摘要】：巷道机械化综合掘进技术由于安全性能高、掘进速度快,是目前大型煤巷掘进规划设计的优先方案。而掘锚护一体机集成了诸多优点,在国外大型煤矿中得到了广泛的应用；目前国内在该领域的研究尚处在起步阶段,未能在掘锚护一体化集成关键技术上形成突破,未研制相应成熟产品。在掘锚护一体化施工过程中,如遇到高硬度煤层工况下采用高速掘进,极易造成电机过载而损坏；相反,在软弱煤层如不能及时提高掘进速度,将导致整机工作效率低下而增加生产成本,因此,如何解决掘锚一体机在复杂工况下的智能、安全、高效等掘进参数自适应控制的问题,是国产化掘锚一体化装备研制中首要突破的关键技术之一,整机的研制成功也将填补国内空白,具有重大的理论和工程意义。针对上述问题,本文对自动掘进过程中的电机综保、同步行走及功率控制三个关键技术进行了深入研究。首先,采用对称分量法对三相电机工作电流保护,并以线圈内部温升为标准建立热过载反时限保护模式,编程实现三相电机启动前短路接地故障等综合保护。其次,利用最小二乘法及归一化法,拟合手柄控制输出曲线,实现柔性化控制,结合同步因子PID三闭环控制方式,辅助激光惯导系统,实现三车同步行走。再次,采用模糊控制理论,结合自调整参数模糊PID控制器建模,通过电液联合仿真优化参数,实现自动掘进功率匹配控制。最后,在开发的ZJM4200掘锚机样机软硬件平台上,通过现场实验,数据分析,验证了本课题提出的电机综合保护、三车同步行走控制以及自动掘进功率匹配控制方法的正确性。
【关键词】：掘锚机 电机综保 三车同步 功率匹配 模糊PID 自调整
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD421
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 引言9-11
• 1.2 国内外相关研究概况及发展趋势11-13
• 1.3 控制系统的关键技术13-14
• 1.4 本课题研究的内容14-16
• 2 电机综合保护系统研究16-33
• 2.1 热反时保护模式16-20
• 2.2 三相不平衡判定模式20
• 2.3 接地故障判定模式20-21
• 2.4 系统接口自动模式21-23
• 2.5 电机启停保护模式23-25
• 2.6 综保系统硬件选型及原理设计25-27
• 2.7 综保系统软件编程设计27-32
• 2.8 电机综保实验32
• 2.9 本章小结32-33
• 3 三车同步行走控制研究33-52
• 3.1 坐标系的建立33-34
• 3.1.1 主机坐标系33-34
• 3.1.2 断面坐标系34
• 3.2 手柄控制的归一化34-40
• 3.2.1 无线遥控器的选择34-35
• 3.2.2 无线遥控数据接收35-37
• 3.2.3 特性变换37-40
• 3.3 三车马达PWM控制自调整同步因子PID输出模型的建立40-41
• 3.3.1 同步原理40
• 3.3.2 自调整同步因子PID控制原理40-41
• 3.4 无线遥控的多模式41-46
• 3.4.1 直线行走42-44
• 3.4.2 左右转向44-46
• 3.5 行走系统的稳定性分析46-51
• 3.5.1 行走系统的稳定性分析46-47
• 3.5.2 行走同步的多模式PID闭环控制47-51
• 3.6 三车同步直线行走实验51
• 3.7 本章小结51-52
• 4 自动掘进功率匹配控制的研究52-66
• 4.1 掘进总功率需求52-53
• 4.2 控制匹配模型--电液联合仿真53-62
• 4.2.1 截割电机工作电流检测、标定及控制53-54
• 4.2.2 功率控制54-55
• 4.2.3 速度与煤岩硬度的关系55-58
• 4.2.4 垂直摆角速度的测控仿真58-62
• 4.3 自动掘进过程控制62-64
• 4.3.1 启动条件62
• 4.3.2 截割流程62-63
• 4.3.3 工程进度管理63-64
• 4.4 模糊PID控制程序的实现64-65
• 4.5 自动掘进功率匹配实验65
• 4.6 本章小结65-66
• 5 结论与展望66-67
• 5.1 全文总结66
• 5.2 研究展望66-67
• 参考文献67-69
• 附录A 控制程序及实验照片69-76
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况76-77
• 致谢77-78

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本文编号：677544